انفجار کیهانی که طلا و پلاتین زمین را در دل خود ساخت
درخشانترین انفجار ثبتشده در کهکشان راه شیری که در سال ۲۰۰۴ میلادی رخ داد، اکنون بهعنوان یکی از منابع اصلی شکلگیری عناصر سنگین مانند طلا و پلاتین در کیهان شناسایی شده است.
به گزارش ساینس دیلی، پژوهشگران دانشگاه کلمبیا با تحلیل دادههای این رویداد عظیم، نشان دادهاند که این فوران پرتو گامای شدید از یک مگنتار واقع در فاصله ۳۰ هزار سال نوری، قادر به تولید انبوهی از عناصر سنگین از طریق فروپاشی پرتوزا بوده است. این کشف مهم نهتنها نظریههای پیشین درباره منشأ عناصر سنگین را به چالش میکشد، بلکه نقش مهم مگنتارها در گسترش فلزات گرانبها در سراسر کیهان از جمله زمین را برجسته میکند.
رازهای خاستگاه عناصر سنگین
یکی از پرسشهای بنیادین در اخترفیزیک، منشأ شکلگیری سنگینترین عناصر جدول تناوبی مانند طلا و پلاتین است. در حالی که سبکترین عناصر مانند هیدروژن و هلیوم اندکی پس از مهبانگ شکل گرفتند و عناصر میانی همچون اکسیژن و آهن در هسته ستارگان معمولی از طریق همجوشی هستهای تولید میشوند، عناصر سنگینتر از آهن نیازمند محیطهایی بهمراتب شدیدتر و پرانرژیتر هستند که در دل ستارگان معمولی یافت نمیشوند. سالهاست که دانشمندان در جستجوی پدیدههایی کیهانی هستند که بتوانند انرژی لازم برای ساخت این عناصر نادر را فراهم کنند.
بازخوانی یک انفجار کیهانی مهم از سال ۲۰۰۴
اکنون تیمی از پژوهشگران دانشگاه کلمبیا به رهبری برایان متزگر و دانشجوی دکتری آنیرود پاتل شواهد جدیدی ارائه دادهاند که نظریههای پیشین را زیر سؤال میبرد. این پژوهش که اخیراً منتشر شده، نشان میدهد که انفجار کیهانی مشهوری در سال ۲۰۰۴، احتمالاً مقدار زیادی از عناصر سنگین را تولید کرده است. این انفجار تنها در نیمثانیه، انرژیای معادل ۲۵۰ هزار سال تابش خورشید را آزاد کرد؛ رویدادی که سرنخ مهمی درباره چگونگی شکلگیری عناصر بسیار سنگین در جهان در اختیار پژوهشگران قرار داده است.
ثبت تولید عناصر سنگین توسط فوران پرتو گاما
پاتل در اینباره میگوید: «با مقایسه مدلهای نظری با دادههای رصدی، به شواهدی رسیدیم که نشان میدهد یکی از درخشانترین انفجارهای ثبتشده در کهکشان ما—یک فوران عظیم پرتو گاما در سال ۲۰۰۴—مقدار عظیمی عنصر سنگین تولید کرده است، حتی بیشتر از جرم سیاره مریخ. دیدن این انطباق بین پیشبینی نظری ما و دادههای واقعی، تجربهای شگفتانگیز بود و ابعاد گسترده این کشف برای تاریخ مواد سازنده زمین را برای ما روشن ساخت.»
در ۲۷ دسامبر ۲۰۰۴، چندین ماهواره از جمله تلسکوپ فضایی INTEGRAL متعلق به آژانس فضایی اروپا، فورانی فوقالعاده قدرتمند از پرتو گاما را از مگنتاری در کهکشان راه شیری ثبت کردند.
مگنتار؛ ستارهای با میدان مغناطیسی باورنکردنی
مگنتارها گونهای از ستارگان نوترونی هستند که قویترین میدانهای مغناطیسی شناختهشده در جهان را دارند؛ بیش از ۱۰ تریلیون برابر میدان مغناطیسی یک آهنربای معمولی یخچال. این اجرام فشرده باقیمانده از انفجار ابرنواختری ستارگان پرجرم هستند. انرژی مغناطیسی عظیم مگنتارها باعث تولید فورانهایی بسیار شدیدتر از شرارههای خورشیدی میشود.
اگرچه مگنتار مورد نظر با نام SGR ۱۸۰۶-۲۰ در فاصله حدود ۳۰ هزار سال نوری از زمین قرار دارد، اما فوران پرتو گامای آن در سال ۲۰۰۴ آنقدر شدید بود که حتی لایههای بالایی جو زمین را نیز تحت تأثیر قرار داد. پس از فوران اولیه، تلسکوپ INTEGRAL سیگنال ضعیفتر، اما طولانیتری از پرتو گاما را از همین منبع ثبت کرد که چندین ساعت ادامه داشت. در حالی که این پستاب (afterglow) در سال ۲۰۰۵ گزارش شد، تا کنون توضیح فیزیکی قانعکنندهای برای آن ارائه نشده بود.
زایش فلزات سنگین در خشم ستارهای
اکنون تیم متزگر و پاتل نشان دادهاند که این سیگنال باقیمانده از فوران مگنتاری در سال ۲۰۰۴ را میتوان به تابش پرتو گامای حاصل از فروپاشی پرتوزای عناصر سنگینی نسبت داد که در اثر زنجیرهای از واکنشهای هستهای در پوسته این ستاره نوترونی و در جریان انفجار به فضا پرتاب شدهاند. این یافته به طرز چشمگیری منشأ پیدایش فلزات گرانبهایی همچون طلا و پلاتین را به مگنتارها نسبت میدهد.
مگنتارها، منبع احتمالی طلاهای زمینی؟
پژوهشگران برآورد کردهاند که ممکن است تا ۱۰ درصد یا حتی بیشتر از فلزات گرانبهای موجود در زمین، حاصل فعالیت مگنتارها باشد. هرچند در سالهای گذشته پدیدههای مختلفی بهعنوان منبع احتمالی این عناصر پیشنهاد شدهاند، اما این دومین رویداد تأییدشده در تاریخ اخترفیزیک است که در آن عناصر سنگین میتوانند تولید شوند. رویداد اول، ادغام دو ستاره نوترونی بود که برای نخستینبار توسط متزگر در سال ۲۰۱۰ پیشبینی و در سال ۲۰۱۷ بهصورت رصدی تأیید شد.
تطابق دادههای ۲۰ سال پیش با پیشبینی امروز
این کشف زمانی آغاز شد که پاتل در اواخر سال گذشته، محاسباتی درباره عناصر تولیدشده در فورانهای مگنتاری انجام میداد. تنها دو هفته مانده به بیستمین سالگرد فوران عظیم سال ۲۰۰۴، او محاسبات اولیهای درباره تابش پرتو گامای حاصل از این عناصر انجام داد. به گفته وی: «درخشندگی اوج و مقیاس زمانی انتشار مورد انتظار با مشاهدات ثبتشده در سال ۲۰۰۴ کاملاً مطابقت داشت. در آن لحظه بود که فهمیدیم احتمالاً به یک کشف بزرگ دست یافتهایم.»
طوفان کیهانی و منشأ جواهرات ما
متزگر در پایان میگوید: «تنها همین یک فوران عظیم توانسته چنان حجم عظیمی از عناصر سنگین تولید کند که اگر چنین رویدادهایی در طول تاریخ کهکشان بارها تکرار شده باشند، میتوانند سهم مهمی در پیدایش این عناصر در زمین داشته باشند. تفکر به اینکه پلاتین حلقه ازدواجم ممکن است در دل چنین رویداد سهمگینی شکل گرفته باشد، حقیقتاً فروتنکننده است. این کشف دریچهای تازه بهسوی درک نقش مگنتارها در بذرپاشی کیهانی عناصر گرانبها میگشاید.»
انتهای پیام/
